JP3041362B2 - リニアイメージセンサ - Google Patents
リニアイメージセンサInfo
- Publication number
- JP3041362B2 JP3041362B2 JP2212992A JP21299290A JP3041362B2 JP 3041362 B2 JP3041362 B2 JP 3041362B2 JP 2212992 A JP2212992 A JP 2212992A JP 21299290 A JP21299290 A JP 21299290A JP 3041362 B2 JP3041362 B2 JP 3041362B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor substrate
- conductivity type
- image sensor
- linear image
- impurity region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ファクシミリ等の画像読取り用のリニアイ
メージセンサに関するものであり、さらに詳述すれば、
光電変換特性の信頼性に関するものである。
メージセンサに関するものであり、さらに詳述すれば、
光電変換特性の信頼性に関するものである。
本発明は、リニアイメージセンサが形成される側の半
導体基板表面の端部と受光素子の間の受光素子が形成さ
れる側の表面に、半導体基板と同じ導電型の濃い不純物
領域を形成することにより、リニアイメージセンサの光
電変換特性を安定化させたものである。
導体基板表面の端部と受光素子の間の受光素子が形成さ
れる側の表面に、半導体基板と同じ導電型の濃い不純物
領域を形成することにより、リニアイメージセンサの光
電変換特性を安定化させたものである。
フォトトランジスタを受光素子にした従来例を第２図
に示す。リニアイメージセンサが形成される第１導電型
の半導体基板１の端面２から離れて、光電荷が蓄積する
受光素子の第２導電型の不純物領域７が形成されてい
た。
に示す。リニアイメージセンサが形成される第１導電型
の半導体基板１の端面２から離れて、光電荷が蓄積する
受光素子の第２導電型の不純物領域７が形成されてい
た。
尚、３は第１表面で、４は絶縁膜、５はエミッタ電
極、６はコレクタ電極、９は基板電極である。
極、６はコレクタ電極、９は基板電極である。
しかし、従来のリニアイメージセンサは、半導体基板
端部の第１表面の一部が大気にさらされたり、絶縁膜の
製膜状態が悪く多少界面準位が変動したり、外部から絶
縁膜中に水分やアルカリイオンが侵入したりすると、受
光素子の第２導電型の不純物領域と半導体基板端面との
間の不純物表面濃度が低い半導体基板表面が反転状態や
弱反転状態になり、第２導電型の不純物領域に蓄積され
た光電荷が端部へリークし出力が低下したり、又、逆に
接合耐圧が低下し、光電荷とは関係のない電荷が蓄積し
たりし、見かけ上、光電変換特性が不安定となる欠点が
あった。
端部の第１表面の一部が大気にさらされたり、絶縁膜の
製膜状態が悪く多少界面準位が変動したり、外部から絶
縁膜中に水分やアルカリイオンが侵入したりすると、受
光素子の第２導電型の不純物領域と半導体基板端面との
間の不純物表面濃度が低い半導体基板表面が反転状態や
弱反転状態になり、第２導電型の不純物領域に蓄積され
た光電荷が端部へリークし出力が低下したり、又、逆に
接合耐圧が低下し、光電荷とは関係のない電荷が蓄積し
たりし、見かけ上、光電変換特性が不安定となる欠点が
あった。
そこで本発明は、従来のこのような欠点を解決するた
めに、絶縁膜中に多少の水分や、アルカリイオンが侵入
して、又、界面準位密度に多少の変動があって、半導体
基板端部と受光素子の間の基板の表面状態が多少変動し
ても、リニアイメージセンサの光電変換特性はほとんど
変化しない特性を得ることを目的としている。
めに、絶縁膜中に多少の水分や、アルカリイオンが侵入
して、又、界面準位密度に多少の変動があって、半導体
基板端部と受光素子の間の基板の表面状態が多少変動し
ても、リニアイメージセンサの光電変換特性はほとんど
変化しない特性を得ることを目的としている。
上記問題点を解決するために、本発明は半導体基板と
同じ第１導電型の濃い不純物領域を受光素子の第２導電
型の不純物領域と半導体基板端部の端面との間に形成し
た構成とし、光電変換特性を安定にさせた。
同じ第１導電型の濃い不純物領域を受光素子の第２導電
型の不純物領域と半導体基板端部の端面との間に形成し
た構成とし、光電変換特性を安定にさせた。
上記のように構成されたリニアイメージセンサは、受
光素子が形成される側の半導体基板の不純物表面濃度の
低い半導体基板の第１表面の状態が多少変化しても、半
導体基板と同一の導電型の濃い不純物領域があるため
に、その部分の表面状態が非常に安定なため、受光素子
の光電荷を蓄積する第２不純物領域から、半導体基板端
部や、その端面への光電荷のリーク等がなく、受光素子
からは、照射される光の露光量に相当する電気信号が安
定して得られ、光電変換特性の安定したリニアイメージ
センサが得られるのである。
光素子が形成される側の半導体基板の不純物表面濃度の
低い半導体基板の第１表面の状態が多少変化しても、半
導体基板と同一の導電型の濃い不純物領域があるため
に、その部分の表面状態が非常に安定なため、受光素子
の光電荷を蓄積する第２不純物領域から、半導体基板端
部や、その端面への光電荷のリーク等がなく、受光素子
からは、照射される光の露光量に相当する電気信号が安
定して得られ、光電変換特性の安定したリニアイメージ
センサが得られるのである。
以下に、この発明のリニアイメージセンサの実施例を
図面に基づいて説明する。第１図において、第１導電型
の半導体基板１の、第１表面３側に形成された受光素
子、この場合、便宜上ｎ基板表面に形成されたnpnフォ
トトランジスタを用いて説明するが、そのフォトトラン
ジスタのベースにあたり、受光部となる半導体基板１の
導電型と異なる第２導電型の不純物領域（ベース拡散
層）７と、半導体基板１の端部の端面２との間の第１表
面３上に、半導体基板１と同じ導電型の第１導電型の濃
い不純物領域８を形成し、受光素子の周辺を遮光する不
透明な金属膜９で基板電位を与える。通常、不透明な金
属膜９にはアルミニウム（Al）が使われる。フォトトラ
ンジスタからの電気信号は、ベースとなる第２導電型の
不純物領域７の濃度より高い不純物濃度を有する第１導
電型の不純物領域で形成されるエミッタ拡散層11からエ
ミッタ電極５を介して出力される。尚、エミッタ拡散層
11は、ベース拡散層内に形成される。フォトトランジス
タのコレクタは、半導体基板１となるが、コレクタ電極
６をオーミックコンタクトでとるために、ベース７の近
傍の第１導電型の半導体基板１の第１表面３側に同じ第
１導電型の濃い不純物領域のコレクタ拡散層10を形成す
る。この時、コレクタ拡散層10や、第１導電型の濃い不
純物領域８は同一工程で形成してもよいし、半導体基板
１の第１表面３側にベース拡散層の周囲を取り巻くよう
に形成するとさらによい。又、コレクタ電極６も、基板
電極９と同様にフォトトランジスタの受光部周辺の遮光
膜に兼用することができる。各種の配線や、半導体基板
表面を保護するように絶縁膜４も形成される。この絶縁
膜４は通常の半導体集積回路を製造する際に形成するも
のと同じでSiO2やP.S.GまたSi3N4等が積層された構造で
形成される。又、第１導電型の濃い不純物領域８や、ベ
ース拡散層７、コレクタ拡散層10及びエミッタ拡散層11
は、通常使われないイオン注入と熱拡散、不純物熱拡散
等によって形成する。第１図中では、基板電極９と、第
１導電型の濃い不純物領域８との接続部12を、ベース拡
散層７と半導体基板の端部の端面２との間の領域上に設
けているが、そこに限らず他の場所に設けてもよい。む
しろ本発明のリニアイメージセンサは、複数個を直線状
に配置し、原稿とほぼ同サイズのリニアイメージセンサ
を得るためのもので、直線状に配置された複数個の受光
素子のピッチが、隣接し異なる半導体基板表面に形成さ
れたそれぞれの受光素子間でもほぼ等しいピッチを維持
するためには、第１導電型の濃い不純物領域の幅は、基
板電極９との接続部がとれぬほど狭く、狭い時は1.5〜
2.0μｍ位に設定する。狭くすることで端面２と、ベー
ス拡散層７の間隔が狭められ、高密度仕様のリニアセン
サも可能である。その時の平面図を第３図に示す。濃い
不純物領域８がベース拡散層７を囲むように形成されて
いる。
図面に基づいて説明する。第１図において、第１導電型
の半導体基板１の、第１表面３側に形成された受光素
子、この場合、便宜上ｎ基板表面に形成されたnpnフォ
トトランジスタを用いて説明するが、そのフォトトラン
ジスタのベースにあたり、受光部となる半導体基板１の
導電型と異なる第２導電型の不純物領域（ベース拡散
層）７と、半導体基板１の端部の端面２との間の第１表
面３上に、半導体基板１と同じ導電型の第１導電型の濃
い不純物領域８を形成し、受光素子の周辺を遮光する不
透明な金属膜９で基板電位を与える。通常、不透明な金
属膜９にはアルミニウム（Al）が使われる。フォトトラ
ンジスタからの電気信号は、ベースとなる第２導電型の
不純物領域７の濃度より高い不純物濃度を有する第１導
電型の不純物領域で形成されるエミッタ拡散層11からエ
ミッタ電極５を介して出力される。尚、エミッタ拡散層
11は、ベース拡散層内に形成される。フォトトランジス
タのコレクタは、半導体基板１となるが、コレクタ電極
６をオーミックコンタクトでとるために、ベース７の近
傍の第１導電型の半導体基板１の第１表面３側に同じ第
１導電型の濃い不純物領域のコレクタ拡散層10を形成す
る。この時、コレクタ拡散層10や、第１導電型の濃い不
純物領域８は同一工程で形成してもよいし、半導体基板
１の第１表面３側にベース拡散層の周囲を取り巻くよう
に形成するとさらによい。又、コレクタ電極６も、基板
電極９と同様にフォトトランジスタの受光部周辺の遮光
膜に兼用することができる。各種の配線や、半導体基板
表面を保護するように絶縁膜４も形成される。この絶縁
膜４は通常の半導体集積回路を製造する際に形成するも
のと同じでSiO2やP.S.GまたSi3N4等が積層された構造で
形成される。又、第１導電型の濃い不純物領域８や、ベ
ース拡散層７、コレクタ拡散層10及びエミッタ拡散層11
は、通常使われないイオン注入と熱拡散、不純物熱拡散
等によって形成する。第１図中では、基板電極９と、第
１導電型の濃い不純物領域８との接続部12を、ベース拡
散層７と半導体基板の端部の端面２との間の領域上に設
けているが、そこに限らず他の場所に設けてもよい。む
しろ本発明のリニアイメージセンサは、複数個を直線状
に配置し、原稿とほぼ同サイズのリニアイメージセンサ
を得るためのもので、直線状に配置された複数個の受光
素子のピッチが、隣接し異なる半導体基板表面に形成さ
れたそれぞれの受光素子間でもほぼ等しいピッチを維持
するためには、第１導電型の濃い不純物領域の幅は、基
板電極９との接続部がとれぬほど狭く、狭い時は1.5〜
2.0μｍ位に設定する。狭くすることで端面２と、ベー
ス拡散層７の間隔が狭められ、高密度仕様のリニアセン
サも可能である。その時の平面図を第３図に示す。濃い
不純物領域８がベース拡散層７を囲むように形成されて
いる。
以上のような実施例において、光が照射されて発生し
た光電荷を蓄積するベース拡散層７と、半導体基板１の
端面２の間の第１表面３上で保護用の絶縁膜で被覆され
た領域の中の少なくとも一部に、第１導電型の濃い不純
物領域８を形成することにより、絶縁膜４の製膜条件の
変動や、外部からの水分やアルカリイオンの侵入によ
り、ベース拡散層７と端面２の間の不純物の表面濃度が
低い半導体基板表面の状態が反転し、弱反転状態になっ
ても、第１導電型の濃い不純物領域８の表面状態が安定
しているために、ベース拡散層７に蓄積された光電荷
は、第１表面３を介して端部や、端面２へリークするこ
とはない。
た光電荷を蓄積するベース拡散層７と、半導体基板１の
端面２の間の第１表面３上で保護用の絶縁膜で被覆され
た領域の中の少なくとも一部に、第１導電型の濃い不純
物領域８を形成することにより、絶縁膜４の製膜条件の
変動や、外部からの水分やアルカリイオンの侵入によ
り、ベース拡散層７と端面２の間の不純物の表面濃度が
低い半導体基板表面の状態が反転し、弱反転状態になっ
ても、第１導電型の濃い不純物領域８の表面状態が安定
しているために、ベース拡散層７に蓄積された光電荷
は、第１表面３を介して端部や、端面２へリークするこ
とはない。
第１導電型の濃い不純物領域８の不純物濃度は、１×
1017cm3くらいから効果があるが、１×1019〜１×1020
前後の通常のMOSトランジスタのソース・ドレインと同
等の濃度に設定する方が工程上からも適している。
1017cm3くらいから効果があるが、１×1019〜１×1020
前後の通常のMOSトランジスタのソース・ドレインと同
等の濃度に設定する方が工程上からも適している。
便宜上ｎ型の半導体基板中に形成されたnpn型のフォ
トトランジスタを受光素子にした例を説明したが、受光
部をｐ型とするフォトダイオードでも良いし、ｐ基板上
に成長させたｎ型のエピ層中のnpnフォトトランジスタ
や、pnフォトダイオードでも同様な構造がとれてよい。
又、逆にｐ基板中のpnpフォトトランジスタや、受光部
がｎ型のpnフォトダイオードの場合でも適用できる。
トトランジスタを受光素子にした例を説明したが、受光
部をｐ型とするフォトダイオードでも良いし、ｐ基板上
に成長させたｎ型のエピ層中のnpnフォトトランジスタ
や、pnフォトダイオードでも同様な構造がとれてよい。
又、逆にｐ基板中のpnpフォトトランジスタや、受光部
がｎ型のpnフォトダイオードの場合でも適用できる。
本発明は、以上説明したように、光電荷を蓄積する受
光素子の不純物拡散領域と、半導体基板端面との間の半
導体表面に、半導体基板と同一導電型の濃い不純物領域
を形成することで、光電荷のリークを防ぎ、リニアイメ
ージセンサの光電変換特性を安定せしめ、良好なイメー
ジ信号を得る効果がある。
光素子の不純物拡散領域と、半導体基板端面との間の半
導体表面に、半導体基板と同一導電型の濃い不純物領域
を形成することで、光電荷のリークを防ぎ、リニアイメ
ージセンサの光電変換特性を安定せしめ、良好なイメー
ジ信号を得る効果がある。
第１図は本発明のリニアイメージセンサの端付付近の断
面図、第２図は従来のリニアイメージセンサの端部付近
の断面図、第３図は本発明のリニアイメージセンサの端
部付近の平面図である。 １……第１導電型の半導体基板 ２……端面 ４……絶縁膜 ７……第２導電型の不純物領域 ８……第１導電型の濃い不純物領域
面図、第２図は従来のリニアイメージセンサの端部付近
の断面図、第３図は本発明のリニアイメージセンサの端
部付近の平面図である。 １……第１導電型の半導体基板 ２……端面 ４……絶縁膜 ７……第２導電型の不純物領域 ８……第１導電型の濃い不純物領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河原 行人 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイ コー電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−152065（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−122667（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 27/146
Claims (2)
- 【請求項１】第１導電型の半導体基板の第１の表面部分
に直線上に複数個の受光素子を配置形成し、長尺の読み
取りを可能ならしめるリニアイメージセンサにおいて、
前記第１の表面部分に形成されていてそれぞれが前記複
数個の受光素子の光電荷を蓄積する領域となる直線上に
配置された複数個の第２導電型不純物領域と、前記半導
体基板の端部と前記端部から一番近い前記第２導電型の
不純物領域との間で、且つ前記第２導電型の不純物領域
とは離して、前記半導体基板の前記第１の表面部分に、
第１導電型の濃い不純物領域を形成し、かつ前記第１の
表面部分上に前記端部の表面領域を除いて絶縁膜で被覆
することを特徴とするリニアイメージセンサ。 - 【請求項２】前記受光素子はトランジスタである請求項
１記載のリニアイメージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2212992A JP3041362B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | リニアイメージセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2212992A JP3041362B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | リニアイメージセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0494166A JPH0494166A (ja) | 1992-03-26 |
| JP3041362B2 true JP3041362B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=16631676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2212992A Expired - Lifetime JP3041362B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | リニアイメージセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3041362B2 (ja) |
-
1990
- 1990-08-09 JP JP2212992A patent/JP3041362B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0494166A (ja) | 1992-03-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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